电路口袋实验.docx
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电路口袋实验.docx
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电路口袋实验
PocketLab实验一电子元器件特性测试
一、实验目的
1.熟悉基本电子元器件的基本特性及使用方法;
2.通过硬件实验熟悉电感和电容的伏安特性;
3.掌握PocketLab硬件实验平台的使用方法。
二、实验使用元器件及软硬件设备
采用集成了电压源、信号发生器、电压表、示波器等多种虚拟测量仪器的PocketLab硬件实验平台以及虚拟实验室软件
三、实验容
1.1恒压源特性验证:
一、任务要求:
将+5V电压接在不同阻值电阻两侧,测量其电压是否为5V,记录在表格1-1中。
表1-1不同电阻负载时电压源输出电压
二、实验步骤:
接在面包板的同一竖列上接入0.1千欧的电阻,在两端分别用导线接在电源5V引脚和功能引脚上,打开后将虚拟实验室软件功能设置调至直流电压表测量电压
三、实验结果:
表1-1不同电阻负载时电压源输出电压
电阻(千欧)
0.1
1
10
100
1000
电源电压
4.98
4.99
4.99
4.99
4.99
1.2电容的伏安特性测量:
一、任务要求
按照图1-1在面包板上搭试电路,并将连接好的实物图截图于图1-2所示。
图1-1电容伏安特性实验电路
图1-2电容测试电路实物连接截图
其号源采用PocketLab的S1(S2亦可)。
在信号发生器面板中,设定输入信号为2KHz,1VVpp,0DCOffset的正弦波,点击Set。
将C1、C2接于电阻两端,C2接电阻电容的一侧,C1接电阻电源的一侧,通道2显示的即为电容两端的电压波形。
鉴于电流波形无法测试,因此在示波器上采用(通道1-通道2)的电阻电压波形表征电流波形(电阻R上电压电流波形同相位),以此观测电容上电流电压波形的关系。
打开示波器面板,调整时间轴和电压轴。
将DispMode选择CH2,将MATH数学运算按钮选择(CH1-CH2),实现通道1-通道2,点击RUN,在示波器上显
示电容电压和表征电流相位的两路波形,请截图于图1-3所示。
图1-3电容电压电流波形截图
二.实验步骤:
连线:
电阻电容并联,将C1、C2接于电阻两端,C2、S1接电阻电容的一侧,C1接电阻电源的一侧,电容另一侧接地
三.实验结果:
见图1-2、1-3截图
思考题:
请根据测试波形:
1)解释说明测试图线所表示的物理意义和相位关系;
红色线表示电阻电压波形,绿色线表示电容电压波形,电阻电压相位超前电容电压相位九十度(四分之一个周期)
2)读取电容上电压,电流摆幅,验证电容的伏安特性表达式。
假设电路中电流初相位为0,由于电容电压滞后90度可知:
由2πf=w得,w=2*π*2000=4000πrad/s,则V(t)=500cos(4000πt+π/2)
1.3电感的伏安特性测量:
一.实验要求:
根据上述电容伏安特性的测量方法,自行搭建电路实现电感伏安特性的测量。
将电感伏安特性的测试电路图画于图1-4所示(参照图1-1形式);将连接好的电路实物图截图于图1-5所示;获得的电感的电流电压波形,截图于图1-6所示。
图1-4电感伏安特性测试电路图
图1-5电感测试电路实物连接截图
图1-6电感电压电流波形截图
二.实验步骤:
接线:
同测电容伏安特性,将电容换成电感
三.实验结果:
见图1-4、1-5、1-6截图
思考题:
1)参照电容特性测量步骤,说明电感特性测量的步骤(包括各仪表、器件的参数设置等);
参数设置:
频率2000Hz1,幅度500mV,正弦波,DIV:
1ms
2)根据测试波形,解释说明测试图线所表示的物理意义和相位关系;
红色线表示电阻电压,绿色线表示电容电压。
相位关系:
电容电压相位超前电阻相位90度
3)读取电感上电压,电流摆幅,验证电感的伏安特性表达式
4)比较图1-3和1-6,理解电感、电容上电压电流之间的相位关系。
对于电感而言,电压相位超前(超前or滞后)电流相位;对于电容而言,电压相位滞后(超前or滞后)电流相位。
PocketLab实验二一阶动态电路暂态过程分析
一、实验目的
1、研究一阶RC电路在脉冲电压
激励下响应
的变化规律和特点,了解时间常数对
的影响;
2、学习使用示波器观察和研究电路的响应,观测RC电路在脉冲信号激励下的响应波形,掌握有关微分电路和积分电路的概念。
二、实验使用元器件及软硬件设备
PocketLab硬件实验平台以及虚拟实验室软件
三、实验容
3.1:
1.实验要求:
按如图2-7所示在面包板上搭建一阶硬件实验电路,图中输入信号源为方波信号,低电平0V,高电平1V,频率100Hz,占空比50%。
(占空比:
在一串理想的脉冲周期序列中(如方波),正脉冲的持续时间与脉冲总周期的比值。
5msec正脉冲持续时间,10msec方波周期)
图2-7一阶硬件实验电路1
实验任务1:
采用示波器测量电容上电压,提交实物连接截图于图2-8所示和示波器测量截图于图2-9所示,并在零状态响应或零输入响应曲线上标注时间常数。
图2-8一阶电路1实物连接截图
图2-9一阶电路1示波器截图(100Hz)
可知时间常数:
5ms
实验任务2:
将图2-7中的方波频率分别改为1kHz和5kHz,测量输出波形,并提交示波器测量截图于图2-10、2-11所示,注意观察波形的变化,并用文字详细解释其完整的工作过程。
(一个完整周期的波形)
图2-10一阶电路1示波器截图(1kHz)
图2-11一阶电路1示波器截图(5kHz)
时间常数:
1ms
2.实验步骤:
接线:
将C1、C2接在电阻两端,其中C1、S1在同侧,C2在电容一侧,电容另一侧接地
参数设置:
频率100Hz,幅度500mV,CH1、CH2以及Time的DIV可以视情况而定,触发模式为上升沿,耦合方式取DC
3.实验结果:
见上截图
思考题:
在输入方波频率一定的时候,输出响应的幅度与电路时间常数的关系如何?
输入方波频率一定时,时间常数越小,输出响应的幅度越大,但不超过峰值;时间常数越大时,输出响应幅度越小
若要作为积分电路使用,图2-7所示电路的RC时间常数需满足什么条件?
(给出具体数值)答:
电路的RC时间常数应远大于5ms(即方波的半个周期长度)
3.2:
1.实验要求
按如图2-12所示在面包板上搭建硬件实验电路,图中输入信号源为方波信号,低电平0V,高电平1V,频率1kHz,占空比50%。
图2-12一阶硬件实验电路2
实验任务1:
采用示波器测量电阻电压,提交实物连接截图于图2-13所示,示波器测量截图于图2-14所示,说明电路的功能,并用文字详细解释其工作过程。
(一个完整周期的波形)
图2-13一阶电路2实物连接截图
图2-14一阶电路2电阻电压示波器截图(C1=100nF)
电阻电压波形仍为方波,而电容的电压在达到0V后会突变增大或减小到峰值,然后做变化率逐渐减小的减小(放电)或增加(充电)过程
实验任务2:
将电容C1的值变为10nF,采用示波器测量电阻上电压,提交截图于图2-15所示,标注输出波形的峰值幅度,注意观察波形的变化,说明与图2-14区别,并加以适当解释。
图2-15一阶电路2电阻电压示波器截图(C1=10nF)
区别:
电容的突变峰值减小很多,几乎为匀速减小。
此时电容为一个微分器,将方波信号转变为尖脉冲信号
2.实验步骤:
将C1、C2接在电容两端,C1、S1接在电容同侧,C2接在电阻一侧,电阻另一侧接地
参数:
低电平0V,高电平1V,频率1kHz,占空比50%,幅度500mV,时间常数1ms,耦合方式调至DC,触发模式为上升沿
3.实验结果:
见上截图
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- 关 键 词:
- 电路 口袋 实验